Сергей Бердышев - Открытия и изобретения, о которых должен знать современный человек

Эволюцию вычислительной техники принято разделять на несколько этапов: домеханический, механический, электромеханический и электронный. Домеханический этап начался 40 000 лет назад, когда завершилось становление кроманьонца — человека современного типа. Определенно он умел считать и пользовался при этом первоначально пальцами и другими частями тела, а в дальнейшем палочками и камешками.

О предыстории математических вычислений подробнее рассказано в первой главе книги. Наивысшим достижением домеханического этапа стало изобретение счетов. Прародителем данного инструмента был созданный греками и римлянами абак. В X в. н. э. китайцы изобретают обычные счеты, которые хорошо знакомы и современному человеку.

Механический этап вычислительной техники берет начало в середине XVII столетия, а точнее, даже несколько ранее. Знаменитый французский физик Б. Паскаль сконструировал свою суммирующую машину в 1642 г. Почти одновременно работал над счетной машиной Шиккард. На рубеже XVII–XVIII вв. появляются первые арифмометры. Их создатель — немецкий философ и математик Г. Лейбниц. В XVIII в. арифмометры окончательно дорабатываются и почти в неизменном виде господствуют в математике как самые типичные счетные устройства, соперничающие с логарифмической линейкой и прочими приспособлениями.

В 1824 г. появляется ткацкий станок Ш. Жаккара (Жаккарда), снабженный перфокартой. Перфокарта представляла собой квадрат картона с пробитыми на нем дырочками. Порядок дырочек определял последовательность действий вычислительной машины. Ее считывающее устройство, принимая перфокарту, опускало часть металлических стержней в отверстия в картоне. Остальные стержни не могли пробить картон и оставались в прежнем положении. В зависимости от комбинации отверстий менялась комбинация стержней, и устройство срабатывало иначе.

История станка Жаккара поучительна. Она показывает, что прогресс — это не только создание нового, но и борьба с невежеством. Гениального изобретателя едва не бросили в воду жители его родного города Лиона, поскольку Жаккар якобы вознамерился оставить половину горожан без работы. Сам станок, будущие модели которого обеспечат столько рабочих мест и принесут процветание многим странам, сожгла разъяренная толпа.

Итак, Жаккар первым употребил кодированную запись задачи. Независимо друг от друга Ч. Бэбидж и А. Лавлейс, опираясь на это изобретение, разработали алгоритмический язык формулировки и решения задач на машине, тем самым создав программирование. Лавлейс, дочь поэта Дж. Байрона, стала первым в истории человеком-программистом. В начале XIX в. темпы промышленного роста требуют создания все более совершенных счетных устройств, способных выполнять математико-логические операции.

Первая настоящая аналитическая машина также была механической, она построена в 1834 г. и состояла из 50 000 деталей. Электромеханический этап развития вычислительной техники начинается с 1890-х гг. Электричество, совершив подлинный переворот в промышленности, вторгается в сферу механизированных расчетов. Предвестником старта электромеханических устройств, совмещающих в себе принципы механики и электротехники, становится табулятор Голлерита, сконструированный в 1887 г.

История электронных вычислительных машин (ЭВМ) берет начало в середине 1940-х гг. В 1945–1946 гг. в США была создана одна из наиболее прогрессивных ЭВМ того времени — машина «ENIAC» Эккерта и Маучли. Устройство в целом занимало огромную комнату, однако его мощность была очень мала. Сегодня такой мощностью обладает чип размерами в 6 мм. Первый настоящий электронный компьютер, работающий по принципу фон Неймана, был создан в 1949 г. Морисом Уилксом. Дальнейшее развитие компьютерной техники напрямую зависело от миниатюризации деталей.

Большие электронные лампы, выполнявшие функцию вентилей (ключей) в счетных устройствах, были главной причиной, препятствующей созданию быстродействующих и небольших по размерам ЭВМ. Транзисторы появились в 1948 г. Эти радиодетали замещали собой большие лампы и даже совокупности ламп. В результате дальнейшей миниатюризации в 1965 г. удалось собрать первый в истории мини-компьютер, известный под маркой PDP-8. Его создателями были инженеры фирмы «Диджитал иквипмент». Их детище по размерам соответствовало холодильнику, однако в то время устройство считалось очень маленьким.

Ровно 10 лет спустя после изобретения транзистора Дж. Килби изобретает способ размещения на небольшой пластинке из полупроводника сразу нескольких транзисторов и необходимых соединений между ними. Роль транзисторов выполняют мелкие кристаллики кремния. Готовое устройство было названо чипом (или микросхемой). Уже в 1959-м году основатель компьютерной фирмы «Интел» P. Нойс создает усовершенствованный вариант микросхемы — интегральную схему, положенную в основу вычислительной техники.

Впервые ЭВМ на интегральных схемах выпускается в 1968 г., а уже в 1970 г. «Интел» изобретает интегральную микросхему, почти полностью вмещавшую в себя большое и сложное устройство компьютера, состоявшее из нескольких деталей, — центральный процессор. Произошла миниатюризация процессора, новая схема получила название микропроцессора. Год 1974-й принес очередной успех на пути к созданию идеальной ЭВМ. Создается микропроцессор 8080, послуживший эталоном для последующих поколений процессоров.

На следующий же год был выпущен первый коммерческий компьютер, поступивший в продажу. Торговое название ЭВМ было «Альтаир-8800». Машинный язык для этого компьютера создавался специально У. Гейтсом и П. Алленом. С тех пор компьютеры стали очень популярны. В 1981 г. фирмой «IBM» создается коммерческий компьютер индивидуального пользования, пригодный для самого различного рода занятий человека — программиста-любителя, бизнесмена, ученого, обывателя. Новый компьютер вышел под маркой «IBM-PC», причем последние буквы означали «персональный компьютер». Броское и удачное название прижилось, с тех пор началась эпоха персональных микро-ЭВМ.

Компьютерные технологии непрерывно совершенствуются и усложняются, особенно значительные изменения произошли в сфере периферии. Ранее уже рассказывалось о создании дисплеев на жидких кристаллах. К числу прочих оригинальных и полезных достижений следует отнести совершенствование клавиатур, которые создаются с учетом рекомендаций эргономики (медико-гигиенической науки о взаимодействии человека с техникой), а также развитие других устройств ввода информации и мультимедийных средств.